48290 s che 1Q

krótkozwarte, a więc obszary anodowe i katodowe śdśłe przydają do siebie. W każdym ogniwie anodą (biegunem ujemnym) jest metal bardziej elektrododatoi, to jest znajdujący się na początku szeregu elektrochemicznego.

Na anodzie przebiega reakcja roztwarzania metalu (utlenianie), a uwolnione elektrony przechodzą do obszaiu katodowego, gdzie uczestniczą w procesie redukcji. Proces anodowy ma zatem przebieg:

Me —*■ Me^Bt + ne

Katodę ogniwa stanowi metal mniej elektrododatni Na katodzie (biegunie dodatnim) mogą zachodzić dwie reakcje:

1)    przebiegająca łatwo w roztworach kwaśnych redukcja jonu H' do wodoru gazowego:

H' + e — ii H + H —• H₂

2)    zachodząca w roztworach obojętnych i zasadowych redukcja tlenu rozpuszczonego w wodzie:

Oj + 2HjO +4 e —- 40H"

Metal katody nie ulega roztworzeniu, ale stwarza warunki do pracy ogniwa, co powoduje zniszczenie metalu anody.

Położenie metalu w szeregu napięciowym informuje o jego tendencji do samorzutnego procesu korozyjnego. Największą zdolność do ulegania korozji mają silne reduktory, a więc metale znajdujące się na początku szeregu elektrochemicznego (tablica 12.1). Metale znajdujące się na końcu szeregu (metale szlachetne), nie ulegają procesom korozyjnym.

Mikroogniwa korozyjne mogą powstawać również jako ogniwa stężeniowe przez nierówne napowietrzanie elektrolitu. Rozpuszczony w elektrolicie tlen w miejscach o dużym stężeniu - dobrym napowietrzaniu - tworzy samorzutnie elektrodę tlenową której potencjał jest dodatni, a więc staje się katodą na pewnym obszarze powierzchni metalu, natomiast inne obszary powierzchni w zetknięciu z raniej napowietrzonym roztworem mają niższy potencjał i są obszarem anodowym.

Rysunek 13.1 ilustruje bardzo częsty przypadek rdzewienia konstrukcji stalowych w warunkach atmosferycznych, w skondensowanej wilgoci lub w obecności roztworu soli

roBwórNeCl

Rys. 13.1. Korozja zriaza w kropli solanki wskutek różnego napowietrzania roztworu

Kropla wody na powierzchni żelaza jest bardziej napowietrzona na krańcach niż w środku (w miejscu wypukłości). Na obwodzie kropli powstają obszary katodowe, gdzie zachodzi redukcja tlenu z równoczesnym alkalizowaniem roztworu w wyniku tworzenia się jonów OH":

Oj + 2 FfeO + 4 e —•* 4 OH“

W środku kropli powstaje obszar anodowy, w którym żelazo roztwarza się zgodnie z równaniem:

Fe —- Fc^2t + 2 *

W elektrolicie łączącym oba obszary pierścieniowo osadza się rdza - • wodorotlenek żełaza(Tn):

4 Fe²* + O, -M0H₂O —- 4 FefOH)), + 8H'

Wskutek zróżnicowanego napowietrzania powstają tzw, „wżery korozyjne” w konstrukcjach stalowych oraz „korozja na linii wody” w stalowych zbiornikach wodnych

13,1.3. Ochrona przed korozją

Ochrona przed korozją jest jednym z bardzo ważnych problemów technicznych i ekonomicznych. Z wielu sposobów ochrony przed korozją elektrochemiczną wymienić należy;

a)    dobór odpornego metalu lub stopu,

b)    stosowanie powłok ochronnych: metalowych, nieorganicznych i organicznych,

c)    ochronę elektrochemiczną (katodową lub anodową),

d)    ochronę za pomocą inhibitorów, czyli substancji zmniejszających szybkość korozji Wśród stopów żelaza największą odporność wykazują stale chromowe (13-18% Cr), stale chromowo-niklowe (18% Cr i S-l 0% Ni) oraz żeliwa chromowe (25-30%).

Bardzo często spotykaną metodą ochrony metalu przed korozją jest nakładanie powłok z innego metalu Powłoki ochronne mogą być wykonane z metalu a wyższym potencjale elektrodowym, są to tzw. powłoki katodowe, np. powłoki niklowe lub chromowe na siali. Wykorzystuje się w tym przypadku mniejszą zdolność takiego metalu do przechodzenia w stan jonowy i większą jego odporność na działanie niszczących czynników.

Powłoki katodowe chronią skutecznie metal, gdy są nieporowate. W przypadku ich uszkodzenia i wytworzenia się ogniwa korozyjnego w obecności roztworu elektrolitu, anodą staje się metal chroniony, który ulega w tych warunkach szybkiemu zniszczeniu. Powłoki anodowe wykonuje się z metalu bardziej dektrododatniego, tzn silniejszego reduktora niż metal chroniony, np. powłoka cynkowa na stali. Stosuje się je w przypadkach, gdy metal występuje w ośrodku o małym działaniu korozyjnym. Uszkodzenie takiej powłoki i wytworzenie śę ogniwa nie prowadzi do zniszczenia metalu chronionego, lecz powoduje utlenianie metalu (np. cynku), z którego wykonano powłokę ochronną, ponieważ ten metal pełni funkcję anody. Metal chroniony (np. stal) w tym układzie pełni funkcję katody. W charakterze powłok ochronnych stosuje się również emalie, cement portlandzki oraz farby i lakiery.

Ochrona katodowa polega na wyrównaniu potencjałów katody i anody, wówczas prąd korozyjny staje się równy zeru i anoda przestaje się roztwarzać. Taki stan spolaryzowania katody można osiągnąć za pomocą zewnętrznego źródła prądu łub przez ochronę protektorową polegającą na dołączeniu do konstrukcji anody z metalu o potencjale elektrodowym bardziej ujemnym niż metal konstrukcji chronionej. Celowe stworzenie ogniwa daje zabezpieczenie przed zniszczeniem metalu chronionego, który stanowi katodę ogniwa

107